Organik bileşiklerde gaz adsorpsiyon termodinamiğinin incelenmesi

Abstract

Daha çok endüstriyel ve çevresel faaliyetler sonucunda ortaya çıkan uçucu organik bileşik buharlarının önemli bir kirletici grubunu oluşturdukları bilinmektedir. Uçucu organik bileşik buharlarının toksik ve kanserojen etkilerinden dolayı canlı ve cansız çevre üzerinde olumsuz etkileri bulunmaktadır. Oda sıcaklığında bile kolayca buharlaşabildikleri için canlılar tarafından kolayca solunabilmekte bu da başta solunum enfeksiyonlarına bağlı birtakım hastalıklara neden olmaktadır. Ayrıca, yaşam alanlarındaki hava kalitesinin söz konusu organik bileşik buharları tarafından kirletilmesi üretim kaybının yanı sıra, dikkat kaybına neden olmalarından dolayı iş kazalarının artmasına neden olmaktadır. Bu sebeple, gerek canlı sağlığı ve gerekse çevre, iş ve enerji kayıplarının önlenmesi açısından söz konusu kirleticilerin algılanması ve sürekli olarak izlenmesi büyük önem arz etmektedir. Bu amaçla, farklı çalışma prensiplerine sahip endüstriyel cihazlar geliştirilmiş olmasına rağmen bu cihazların oldukça pahalı olmaları, kullanımlarının yetişmiş insan gücü gerektirmesi, yerinde algılama ve analiz için uygun olmamaları gibi dezavantajları bulunmaktadır. Bu nedenle, kullanımı kolay, yerinde ve anında algılama ve analiz için uygun, ucuz sensörlerin geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Değişik çalışma prensiplerine sahip sensörler arasında kütle duyarlı sensörler duyarlıklarının yüksek olması, hızlı cevap vermeleri, çalışma aralıklarının geniş olması gibi nedenlerden dolayı en çok ilgi çeken sensör grubunu oluşturmaktadır. Kimyasal sensörlerde algılayıcı birim olarak kullanılacak olan malzemenin gerek tasarımında gerekse seçiminde en belirleyici faktörlerden birisi adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiğinin anlaşılmasıdır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında hedef moleküldeki karbon atomlarının sayısının adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiği üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, moleküler yapısında farklı sayıda karbon atomu bulunan metanol, etanol, 2-propanol ve 1-bütanol buharlarının farklı moleküler yapılara sahip fitalosiyanin bileşikleri ile karbon nanotüpler yüzeyindeki adsorpsiyon kinetiği ve termodinamiği incelenmiştir. Adsorpsiyon kinetiği birinci derece pseudo, Ritchie ve Elovich modelleri, adsorpsiyon termodinamiği ise Langmuir, Freundlich, Temkin ve Jovanovich modelleri kullanılarak analiz edilmiştir.